Der Wärmestrom ist der Anteil der Wärmeenergie, der durch eine Oberfläche fließt. Je nach der genauen Definition des Wärmestroms kann seine Einheit entweder als W/m2 oder W ausgedrückt werden.
Wärmestrom entsteht durch Temperaturunterschiede
Temperaturunterschiede in einem bestimmten System induzieren einen Wärmestrom. Der induzierte Wärmestrom fließt immer von der heißen zur kalten Seite. Wärmeströme gibt es überall. Einige Beispiele sind:
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Wenn man auf einem kalten Boden steht, bekommt man kalte Füße: Da der Boden eine niedrigere Temperatur hat als die Füße, fließt die Wärme von den Füßen zum Boden.
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Wenn man in der Nähe eines Feuers steht, fühlt man sich heiß: Die Temperatur eines Feuers ist viel höher als die der Umgebungsluft. Deshalb strahlt die Wärme vom Feuer in die Umgebung ab.
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Heißes Gefühl in der Sauna: Da die Lufttemperatur in der Sauna höher ist als die Körpertemperatur, fließt die Wärme von der Luft in den Körper.
Damit Wärme fließen kann, braucht es nicht nur einen Temperaturunterschied, sondern auch ein Medium, durch das die Wärme fließt. Wärme kann durch feste Materialien fließen (in diesem Fall spricht man von Leitung), durch Gase und Flüssigkeiten (das nennt man Konvektion) und durch elektromagnetische Wellen (das nennt man Strahlung). Eine genauere Erklärung dieser drei Arten des Wärmestroms finden Sie hier: Erklärung der drei Arten der Wärmeübertragung.
Die folgende Gleichung definiert den Wärmestrom in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz und dem Wärmeübergangskoeffizienten.
HF = ∆T x HTC
where
HF = Heat Flux, in W/m2
∆T = Temperature difference, in K
HTC = Heat Transfer Coefficient, in W/(m2K)
Intuitively, this makes sense. If the floor is colder (i.e. larger temperature difference), the feet feel colder. If you use shoes with thick rubber soles instead of barefooted (i.e. lower heat transfer coefficient), then the feet feel warmer.